(57)【要約】【課題】  固体撮像素子を小型化する。【解決手段】  半導体基板の主面上に画定された第１領域と、第１領域の第１方向に隣接して画定された第２領域と、第２領域の第１方向に隣接して画定された第３領域とを有し、第１領域は、入射光量に応じて信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子に近接して形成され、複数の光電変換素子から読み出された信号電荷が全体として第１方向に転送される垂直転送チャネルとを含み、第２領域は、垂直転送チャネルを転送された信号電荷が全体として、第１方向と交差する第２方向に転送される水平転送チャネルと、水平転送チャネルの第２方向の出口の第２方向側に形成されるフローティングディフュージョン部、及びアンプの初段ドライブＦＥＴとを含み、第３領域は、アンプの初段負荷ＦＥＴ、２段目ドライブＦＥＴ、２段目負荷ＦＥＴ、３段目ドライブＦＥＴ、及び３段目負荷ＦＥＴを含む固体撮像素子を提供する。【選択図】          図４
2006012904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面上に画定された第１の領域と、
前記第１の領域の第１の方向に隣接して画定された第２の領域と、
前記第２の領域の前記第１の方向に隣接して画定された第３の領域と
を有し、
前記第１の領域は、
入射光量に応じて信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子に近接して形成され、前記複数の光電変換素子から読み出された信号電荷が全体として前記第１の方向に転送される垂直転送チャネルと
を含み、
前記第２の領域は、
前記垂直転送チャネルを転送された信号電荷が全体として、前記第１の方向と交差する第２の方向に転送される水平転送チャネルと、
前記水平転送チャネルの前記第２の方向の出口の前記第２の方向側に形成されるフローティングディフュージョン部、及びアンプの初段ドライブＦＥＴと
を含み、
前記第３の領域は、
前記アンプの初段負荷ＦＥＴ、２段目ドライブＦＥＴ、２段目負荷ＦＥＴ、３段目ドライブＦＥＴ、及び３段目負荷ＦＥＴを含む固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１の方向と前記第２の方向とが直交する方向である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
更に、前記半導体基板の主面上に、前記第１乃至第３の領域を囲むように接着される支持部と、前記支持部上に載置される透明部材とを含む請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記支持部が前記半導体基板の主面上に接着される領域が、前記支持部の長さ方向に沿って等幅に形成されている請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記支持部が前記半導体基板の主面上に接着される領域の幅が１００μｍ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記支持部が前記半導体基板の主面上に接着される領域から、前記初段ドライブＦＥＴまたは前記初段負荷ＦＥＴまでの距離が５０μｍ以上である請求項３〜５のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
光を照射する光源と、
半導体基板の主面上に画定された第１の領域と、前記第１の領域の第１の方向に隣接して画定された第２の領域と、前記第２の領域の前記第１の方向に隣接して画定された第３の領域とを有し、前記第１の領域は、入射光量に応じて信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に近接して形成され、前記複数の光電変換素子から読み出された信号電荷が全体として前記第１の方向に転送される垂直転送チャネルとを含み、前記第２の領域は、前記垂直転送チャネルを転送された信号電荷が全体として、前記第１の方向と交差する第２の方向に転送される水平転送チャネルと、前記水平転送チャネルの前記第２の方向の出口の前記第２の方向側に形成されるフローティングディフュージョン部、及びアンプの初段ドライブＦＥＴとを含み、前記第３の領域は、前記アンプの初段負荷ＦＥＴ、２段目ドライブＦＥＴ、２段目負荷ＦＥＴ、３段目ドライブＦＥＴ、及び３段目負荷ＦＥＴを含む固体撮像素子と、
前記光源及び前記固体撮像素子を内部に備える伝送管と
を有する内視鏡。
【請求項８】
前記第１の方向と前記第２の方向とが直交する方向である請求項７に記載の内視鏡。
【請求項９】
更に、前記固体撮像素子が、前記半導体基板の主面上に、前記第１乃至第３の領域を囲むように接着される支持部と、前記支持部上に載置される透明部材とを含む請求項７または８に記載の内視鏡。
【請求項１０】
前記支持部が前記半導体基板の主面上に接着される領域が、前記支持部の長さ方向に沿って等幅に形成されている請求項９に記載の内視鏡。
【請求項１１】
前記支持部が前記半導体基板の主面上に接着される領域の幅が１００μｍ以上である請求項９または１０に記載の内視鏡。
【請求項１２】
前記支持部が前記半導体基板の主面上に接着される領域から、前記初段ドライブＦＥＴまたは前記初段負荷ＦＥＴまでの距離が５０μｍ以上である請求項９〜１１のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１３】
前記光源が、赤外線領域の光をカットされた白色光を出射する請求項７〜１２のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１４】
更に、前記伝送管の内部に備えられ、気体または液体を噴き出す噴き出し装置を含む請求項７〜１３のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１５】
更に、前記伝送管の内部に備えられ、対象物を挟むことのできる操作装置を含む請求項７〜１４のいずれか１項に記載の内視鏡。
【請求項１６】
更に、前記固体撮像素子の上方に設置され、前記第１の方向から入射した光の進路を変更して前記光電変換素子に入射させる光路変更装置を含む請求項７〜１５のいずれか１項に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子、及び固体撮像素子を用いた内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（Ａ）は、固体撮像素子を組み込んだ固体撮像装置の主要部を示すブロック図であり、図５（Ｂ）及び（Ｃ）は、固体撮像素子の構成を示す概略的な平面図である。また、図５（Ｄ）は、固体撮像素子の受光部の一部の概略を示す断面図である。
【０００３】
図５（Ａ）を参照する。固体撮像装置は、画素ごとに入射した光量に応じて信号電荷を発生し、発生した信号電荷に基づく画像信号を供給する固体撮像素子５１、固体撮像素子５１を駆動するための駆動信号（転送電圧等）を発生し、固体撮像素子５１に供給する駆動信号発生装置５２、固体撮像素子５１の出力信号を相関二重サンプリングした上で、外部より設定されたゲインで増幅した後に、アナログ−デジタル変換し、デジタル出力するアナログ前段処理装置（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ、ＡＦＥ）５３、アナログ前段処理装置５３から供給される画像信号の認識処理、データ圧縮、ネットワークコントロール等の処理を行って画像データを出力するデジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）５４、及び固体撮像素子５１、駆動信号発生装置５２、アナログ前段処理装置５３にタイミング信号を発し、それらの動作を制御するタイミングジェネレータ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｒ、ＴＧ）５５を含んで構成される。
【０００４】
固体撮像素子は、大別してＣＣＤ型とＭＯＳ型とを含む。ＣＣＤ型は画素で発生した電荷を電荷結合装置（ＣＣＤ）で転送する。ＭＯＳ型は、画素で発生した電荷をＭＯＳトランジスタで増幅して出力する。特に限定されないが、以下、ＣＣＤ型を例にとって説明する。
【０００５】
駆動信号発生装置５２は、たとえば垂直ＣＣＤ駆動信号を発生するＶドライバを含む。駆動信号発生装置５２から固体撮像素子５１に供給される信号は、水平ＣＣＤ駆動信号、垂直ＣＣＤ駆動信号、出力アンプ駆動信号及び基板バイアス信号である。
【０００６】
図５（Ｂ）を参照する。固体撮像素子は、たとえば行列状に配置された複数の感光部６２、複数の垂直ＣＣＤ部６４、複数の垂直ＣＣＤ部６４に電気的に結合された水平ＣＣＤ部６６、及び水平ＣＣＤ部６６の端部に設けられ、水平ＣＣＤ部６６からの出力電荷信号を増幅するアンプ６７を含んで構成される。なお、受光部（画素配列部）６１は感光部６２及び垂直ＣＣＤ部６４を含んで構成される。
【０００７】
感光部６２は、感光素子、たとえば光電変換素子（フォトダイオード）及び読み出しゲートを含んで構成される。光電変換素子は、入射した光量に応じて信号電荷を発生、蓄積する。蓄積された信号電荷は、読み出しゲートから垂直ＣＣＤ部６４に読み出され、垂直ＣＣＤ部６４内（垂直転送チャネル）を、全体として水平ＣＣＤ部６６に向かう方向（垂直方向）に転送される。垂直ＣＣＤ部６４の末端まで転送された信号電荷は、水平ＣＣＤ部６６内（水平転送チャネル）を、全体として垂直方向と交差する方向、たとえば水平方向（垂直方向と直交する方向）に転送された後、電圧信号に変換される。電圧信号はアンプ６７に伝えられ、増幅されて外部に取り出される。
【０００８】
なお、感光部６２の配列は、図５（Ｂ）に示したような行方向及び列方向にそれぞれ一定ピッチで正方行列的に配列される場合の他、行方向及び列方向に１つおきにたとえば１／２ピッチずつ位置をずらして配列されるハニカム配列がある。
【０００９】
図５（Ｃ）は、ハニカム配列された固体撮像素子の概略的な平面図である。ハニカム配列とは、第１の正方行列的に配列された感光部６２と、その格子間位置に第２の正方行列的に配列された感光部６２とからなる感光部６２の配列のことをいう。垂直ＣＣＤ部６４（垂直転送チャネル）は感光部６２の間を蛇行するように形成される。この場合も、信号電荷は垂直転送チャネルを全体として水平ＣＣＤ部６６に向かう方向（垂直方向）に転送される。なお、ハニカム配列とはいっても、この構成における感光部６２は多くの場合、八角形状である。
【００１０】
図５（Ｄ）を参照する。たとえばｎ型のシリコン基板である半導体基板８１に形成されたｐ型のウエル層８２に、ｎ型の不純物添加領域で構成される光電変換素子７１、及びその隣にｐ型の読み出しゲート７２を介して、複数の光電変換素子７１に近接したｎ型領域の垂直転送チャネル７３が形成されている。垂直転送チャネル７３上方にはゲート絶縁膜７４を介して、垂直転送電極７５が形成されている。隣り合う光電変換素子７１間にはｐ型のチャネルストップ領域７６が形成されている。
【００１１】
チャネルストップ領域７６は、光電変換素子７１、垂直転送チャネル７３等の電気的な分離を行うための領域である。ゲート絶縁膜７４は、半導体基板８１表面上に、たとえば熱酸化により形成された酸化シリコン膜を含む。垂直転送電極７５は、たとえばポリシリコンで形成される第１層垂直転送電極及び第２層垂直転送電極を含む。これらはアモルファスシリコンで形成することも可能である。垂直転送電極７５上には、たとえばポリシリコンの熱酸化により得られる絶縁性の酸化シリコン膜７７が形成されている。垂直ＣＣＤ部６４は、垂直転送チャネル７３、及びその上方のゲート絶縁膜７４、垂直転送電極７５を含んで構成される。なお、水平ＣＣＤ部６６も、水平転送チャネル、及びその上方のゲート絶縁膜、水平転送電極を含んで構成される。
【００１２】
垂直転送電極７５上方には、絶縁性の酸化シリコン膜７７を介して、たとえばタングステンにより遮光膜７９が形成されている。遮光膜７９には、光電変換素子７１の上方に開口部７９ａが形成されている。遮光膜７９上には、窒化シリコン膜７８が形成されている。なお、窒化シリコン膜７８は必ずしも必要ではない。
【００１３】
入射光量に応じて光電変換素子７１で発生した信号電荷は、読み出しゲート７２から垂直転送チャネル７３に読み出され、垂直転送電極７５へ印加される駆動信号（転送電圧）により、垂直転送チャネル７３内を転送される。遮光膜７９は、上述のように各光電変換素子７１上方に開口部７９ａを有し、受光部６１に入射する光が光電変換素子７１以外の領域に入射するのを防止する。
【００１４】
遮光膜７９上方には、たとえばＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）でつくられた平坦化層８３ａが形成され、その平坦な表面上に、たとえば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィルタ層８４が形成される。その上を平坦化するために、更に平坦化層８３ｂが形成される。平坦な表面を有する平坦化層８３ｂ上には、たとえばマイクロレンズ用のフォトレジストパタンを溶融、固化してマイクロレンズ８５が形成される。マイクロレンズ８５は、各光電変換素子７１の上方に、たとえば微小な半球状の凸レンズが配列されたものである。マイクロレンズ８５は入射光を光電変換素子７１に集光する。１つのマイクロレンズ８５で集束される光は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色のカラーフィルタ層８４を通して１つの光電変換素子７１に入射する。したがって、複数の光電変換素子は、それぞれ上方に形成された赤（Ｒ）のカラーフィルタ層８４を透過した光が入射する光電変換素子、緑（Ｇ）のカラーフィルタ層８４を透過した光が入射する光電変換素子、青（Ｂ）のカラーフィルタ層８４を透過した光が入射する光電変換素子の３種類の光電変換素子を含む。
【００１５】
なお、本明細書においては、光電変換素子、または光電変換素子の形成されている半導体基板の面を基準として「上」または「上方」とは、上述の構造が形成されている方向を意味するものとする。
【００１６】
図６は、図５（Ｂ）または（Ｃ）に示したような固体撮像素子の形成された半導体チップ２３の概略的な平面図である。半導体チップ２３は、図５（Ｂ）または（Ｃ）に示した範囲の固体撮像素子のほかに保護回路７０、スペーサ（支持部）６８、保護ガラス（保護材）６９及び複数のパッド２４ａを含む。なお、図６に示した水平転送チャネル６６ａ、水平転送チャネル出口６６ｂ、及びフローティングディフュージョン部６６ｃは、図５（Ｂ）または（Ｃ）に示した水平ＣＣＤ部６６を構成する要素である。
【００１７】
保護回路７０は、固体撮像素子に生じ得る不具合を抑制するための回路である。スペーサ６８は、光電変換素子の形成されている半導体基板の主面上に、平面視において、固体撮像素子の周囲を取り囲むように形成される。厚さはたとえば１００μｍである。スペーサ６８は、たとえば接着剤により半導体基板の面上に接着される。スペーサ６８上には、透光性部材、たとえば厚さ２５０μｍの保護ガラス６９が載置される。
【００１８】
保護ガラス６９は、たとえば固体撮像素子を損なう水分や力学的要因から、当該素子を保護する。また、半導体チップ２３は、シリコンウエハに多数の固体撮像素子を形成し、固体撮像素子ごとに分離することで製造されるが、保護ガラス６９によって、この製造過程中、主にダイシング工程以降の工程で生じるゴミが受光部６１に付着することを防止することができる。スペーサ６８及び保護ガラス６９による固体撮像素子の封止は、実装の一つである。
【００１９】
複数のパッド２４ａは、半導体チップ２３と、駆動回路等、配線が形成されている配線基板との電気的な接続のために用いる外部接続端子である。この点については後述する。
【００２０】
受光部（画素配列部）６１において、発生、蓄積された信号電荷は、前述のように、水平転送チャネル６６ａに転送され、更に、水平転送チャネル６６ａ内を水平転送チャネル出口６６ｂ方向に転送され、フローティングディフュージョン部６６ｃに至る。信号電荷はフローティングディフュージョン部６６ｃにおいて電荷電圧変換され、変換された電圧信号がアンプ６７に送られる。信号はアンプ６７で増幅されて外部に取り出される。
【００２１】
ＣＣＤを含む固体撮像素子は、多画素化が進むと各画素のサイズが縮小される。この縮小化の結果として、画素の有効受光部サイズが小さくなる。各画素の有効開口率向上策がオンチップマイクロレンズであり、一般に広く用いられている。
【００２２】
マイクロレンズを備えた受光エリアを有する固体撮像素子チップの受光エリアのみに対し、下面縁部に枠部を一体的に形成した透明材料からなる封止部材を配置し、マイクロレンズの表面と封止部材の下面の間に５μｍ以上の空間を形成して気密封止し、小型実装したマイクロレンズ付きの固体撮像装置の開示がなされている。（たとえば、特許文献１参照。）
また、小型化の要請を満たしながら、容易かつ高信頼性で固体撮像装置を製造する製造方法の発明が開示されている。（たとえば、特許文献２参照。）
保護ガラス６９がスペーサ６８を用いて半導体チップ２３上に配置される、実装化された固体撮像素子においては、半導体チップ２３、ひいてはそれを用いた撮像デバイスを小型化するために、スペーサ６８を固体撮像素子の受光部６１に近づけて、半導体チップ２３に接着することが望まれる。
【００２３】
前述のように、半導体チップ２３にスペーサ６８を取り付ける際には接着剤が使用される。この場合、スペーサ６８の内側に接着剤がはみ出すことがある。
【００２４】
一方、固体撮像素子を形成した半導体チップ２３においては、上部にスペーサ６８が取り付けられることは勿論、接着剤が付着することも好ましくない領域が存在する。水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及びアンプ６７の上部領域は、殊に接着剤の付着が好ましくない。
【００２５】
接着剤の付着が好ましくない理由の一つとして、接着剤の付着により容量成分が変化し、特性が変わってしまうことがあげられる。たとえばフローティングディフュージョン部６６ｃの電気容量は１０〜１００ｆＦであり、付着した接着剤によって電気容量が数ｆＦ変化しただけでも、特性に対する影響が大きい。
【００２６】
接着剤の付着が好ましくない第２の理由は、電荷が接着剤層に混入する場合があるためである。接着剤は有機誘電体を含むことが多く、この場合、電荷は誘電体内部に分極を伴って入り込むことがある。たとえばフローティングディフュージョン部６６ｃは、転送されてきた信号電荷を電荷電圧変換する部分であり、容量成分のほか、電荷に敏感に応答したり、電荷に応じて特性を変化させたりする性質を有するため、接着剤の付着を避けることが望ましい。
【００２７】
このようにスペーサ６８は、水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及びアンプ６７の上部領域から離して、半導体チップ２３に取り付けることが望まれる。
【００２８】
一方、スペーサ６８は、確実に半導体チップ２３と接着されなくてはならず、そのためスペーサ６８にはある程度の幅が求められる。スペーサ６８に部分的に幅の狭い領域を作ることも可能であるが、幅狭の領域においては接着性が十分でなく、その部分の封止性能を損うことがあるため、好ましいことではない。
【００２９】
図６を再度参照する。図６に示すように水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及びアンプ６７を配置した場合、アンプ６７は受光部６１の左下に、半導体チップ２３の左辺に沿う位置に形成されることとなる。このため半導体チップ２３の小型化のためには、アンプ６７の上方にスペーサ６８を形成せざるを得なくなるが、アンプ６７の上部領域（半導体チップ２３表面）にスペーサ６８を接着するわけにはいかないので、当該領域に接する部分を取り除いたスペーサ６８を半導体チップ２３表面に接着する。図６には、一点鎖線を用いて取り除いた部分を示した。スペーサ幅としては、この取り除かれた部分の残り幅で、接着に必要な幅を確保する必要がある。
【００３０】
図６に示すようにスペーサ６８を接着し、その上に保護ガラス６９を載置した場合、アンプ６７の上部領域に接する部分を取り除いた結果、幅狭となったスペーサ６８の接着領域と半導体チップ２３との接着性は良好とはいえず、また十分な封止性を確保することが困難な場合もある。
【００３１】
なお４辺のスペーサ６８は一体成型されるため、スペーサ６８自体に起因して封止性が損われることはない。一体成型されない場合であっても、接着剤等により封止性を確保することができる。
【００３２】
【特許文献１】特開平７−２０２１５２号公報
【特許文献２】特開２００４−６８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
本発明の目的は、小型化された固体撮像素子を提供することである。
【００３４】
また、本発明の他の目的は、小型化された内視鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の一観点によれば、半導体基板の主面上に画定された第１の領域と、前記第１の領域の第１の方向に隣接して画定された第２の領域と、前記第２の領域の前記第１の方向に隣接して画定された第３の領域とを有し、前記第１の領域は、入射光量に応じて信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に近接して形成され、前記複数の光電変換素子から読み出された信号電荷が全体として前記第１の方向に転送される垂直転送チャネルとを含み、前記第２の領域は、前記垂直転送チャネルを転送された信号電荷が全体として、前記第１の方向と交差する第２の方向に転送される水平転送チャネルと、前記水平転送チャネルの前記第２の方向の出口の前記第２の方向側に形成されるフローティングディフュージョン部、及びアンプの初段ドライブＦＥＴとを含み、前記第３の領域は、前記アンプの初段負荷ＦＥＴ、２段目ドライブＦＥＴ、２段目負荷ＦＥＴ、３段目ドライブＦＥＴ、及び３段目負荷ＦＥＴを含む固体撮像素子が提供される。
【００３６】
この固体撮像素子は、小型化、特に第２の方向への小型化が実現された固体撮像素子である。また、固体撮像素子の周囲を囲むように支持部（スペーサ）、及びその上に透明部材（保護ガラス）を形成した場合でも、機能を損わず小型化を実現することが可能な固体撮像素子である。
【００３７】
また、本発明の他の観点によれば、光を照射する光源と、半導体基板の主面上に画定された第１の領域と、前記第１の領域の第１の方向に隣接して画定された第２の領域と、前記第２の領域の前記第１の方向に隣接して画定された第３の領域とを有し、前記第１の領域は、入射光量に応じて信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子に近接して形成され、前記複数の光電変換素子から読み出された信号電荷が全体として前記第１の方向に転送される垂直転送チャネルとを含み、前記第２の領域は、前記垂直転送チャネルを転送された信号電荷が全体として、前記第１の方向と交差する第２の方向に転送される水平転送チャネルと、前記水平転送チャネルの前記第２の方向の出口の前記第２の方向側に形成されるフローティングディフュージョン部、及びアンプの初段ドライブＦＥＴとを含み、前記第３の領域は、前記アンプの初段負荷ＦＥＴ、２段目ドライブＦＥＴ、２段目負荷ＦＥＴ、３段目ドライブＦＥＴ、及び３段目負荷ＦＥＴを含む固体撮像素子と、前記光源及び前記固体撮像素子を内部に備える伝送管とを有する内視鏡が提供される。
【００３８】
この内視鏡は、小型化が実現された内視鏡である。小型であるため、たとえば鼻から被験者の体内に導入することができる。このため、会話を行いながら、検査を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、小型化された固体撮像素子を提供することができる。
【００４０】
本発明によれば、小型化された内視鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図１（Ａ）は、上部消化管精査用光学拡大電子スコープ（内視鏡）の先端部の概略を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、当該スコープの先端部及び先端部付近のチューブを示す斜視図であり、図１（Ｃ）及び（Ｄ）は当該スコープの観察光学系を説明するための概略図である。
【００４２】
図１（Ａ）を参照する。上部消化管精査用光学拡大電子スコープの先端部は、たとえば６．０ｍｍ径以下のほぼ円形状に形成され、光源１１、観察光学系１２、ノズル１３及び鉗子口１４を含んで構成される。図に光源１１と示してあるのは、発光源、導光体（ファイバ）、出射口を含む光源の出射口である。また、電子スコープは、たとえば胃カメラとして使用される。
【００４３】
光源１１は、２箇所に形成され、たとえば赤外線領域の光をカットした白色光を出射し、生体内部、たとえば人間の胃壁に光を照射する。観察光学系１２は、図５（Ｂ）〜（Ｄ）を用いて説明した固体撮像素子と同様の固体撮像素子を含んで構成され、光源１１から出射され、胃壁で反射された光を主に受けて像を形成し、観察者に送信する。観察光学系１２については、後に詳述する。ノズル１３は、気体または液体、たとえば患部観察を容易にするための洗浄液や染色液を噴き出す噴き出し口である。鉗子口１４は、鉗子の出し入れ口である。鉗子口１４は、たとえば２．８ｍｍ径である。
【００４４】
図１（Ｂ）を参照する。鉗子口１４からは鉗子１４ａが出し入れされる。鉗子１４ａは、先端部が鋏の刃部と類似の開閉動作を行い、対象物をはさむことが可能である。鉗子１４ａを操作することによって、詳細に患部の観察を行ったり、患部の細胞を採取したり、患部の切除を行ったりすることができる。
【００４５】
光源１１（の出射口）、観察光学系１２、ノズル１３及び鉗子口１４（鉗子１４ａ）は、チューブ１５の内部、たとえば先端部付近に備えられる。チューブ１５をたとえば鼻から体内に導入し、先端部を患部付近に到達させる。口からでなく、鼻から導入した場合、被験者と会話を交わしながら検査を行うことが可能である。鼻から導入するスコープは、口から導入するスコープよりも径が小さい。
【００４６】
チューブ１５の先端部付近を屈曲可能に作製することで、観察光学系１２等をより患部に接近させたり、スコープの操作性を向上させることができる。なお、チューブ１５の全長は、たとえば１４００ｍｍである。チューブ１５には、観察光学系１２等が設けられている側とは反対側の端部に操作装置が備わっており、光源１１、観察光学系１２、ノズル１３、及び鉗子１４ａの操作を行うことが可能である。また、観察光学系１２からの画像データはチューブ１５の内部を伝って送信される。チューブ１５は、機械的、電気的な伝送管である。
【００４７】
図１（Ｃ）を参照して、観察光学系１２について説明する。観察光学系１２は、対物レンズ２１、プリズム２２、半導体チップ２３及び配線基板２６を含んで構成される。光源１１から出射され、たとえば胃壁で反射された光２０が、対物レンズ２１に入射し、固体撮像素子の上方に設置された光路変更装置であるプリズム２２で進行方向をほぼ直角方向に変化させられて、半導体チップ２３に入射する。
【００４８】
半導体チップ２３には、図５（Ｂ）〜（Ｄ）を参照して説明したような固体撮像素子及びパッド２４ａが形成されている。駆動回路等、配線が形成されている配線基板２６のパッド２４ｂと、半導体チップ２３のパッド２４ａとはワイアボンディングされている。配線基板２６からは、リード２５が、チューブ１５の内部を、チューブ１５の延在方向に沿ってのびている。半導体チップ２３及び配線基板２６は、支持板２７上に支持されている。なお、半導体チップ２３については後に詳述する。
【００４９】
図１（Ｄ）を参照する。対物レンズ２１に入射し、プリズム２２で進行方向を変えられた光２０は半導体チップ２３の固体撮像素子の受光部６１にある複数の光電変換素子に入射し、信号電荷を発生、蓄積する。信号電荷は固体撮像素子内部を転送された後、図５（Ａ）を参照して説明したような処理を施され、画像データとして出力される。画像データは、リード２５によって外部に取り出される。
【００５０】
半導体チップ２３は、たとえば矩形状の主面（光電変換素子の形成されている面）がチューブ１５の断面と垂直となり、かつ主面の長さ方向がチューブ１５の延在方向と平行になるように配置される。このように配置することで、スコープを小型化することができる。なお、プリズム２２を用いて入射光の進行方向を変えるのも、半導体チップ２３の主面をチューブ１５の断面と垂直に配置し、スコープの小型化を図るためである。
【００５１】
図２は、図１各図に示した上部消化管精査用光学拡大電子スコープ（内視鏡）に用いられる実装化された半導体チップ２３の概略的な平面図である。背景技術に示した図６に対応する図である。
【００５２】
図６に示した半導体チップ２３と比較すると、半導体チップ２３上におけるアンプ６７の配置において相違する点が特徴的である。この点については、後に詳述する。この結果、水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及びアンプ６７の上部領域から離してスペーサ６８を取り付けることができる。このため接着により各部の性能が損われることを防止することができる。また、スペーサ６８に部分的に幅狭の領域をつくる必要がなく、接着性及び封止性を損うこともない。更に、半導体チップ２３を図６に示したそれより小型化することが可能であるため、これを用いたスコープを小型化することができる。
【００５３】
半導体チップ２３の主面上に形成される固体撮像素子は、たとえば矩形状の第１の領域３１、その下側（垂直転送方向側）に隣接して画定されるたとえば矩形状の第２の領域３２、更にその下側（垂直転送方向側）に隣接して画定されるたとえば矩形状の第３の領域３３を含んで構成される。
【００５４】
第１の領域３１は、光電変換素子７１及び垂直転送チャネル７３とを含む。
【００５５】
第２の領域３２は、水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及びアンプ６７の初段ドライブＦＥＴ１０１ａを含む。
【００５６】
第３の領域３３は、アンプ６７の初段負荷ＦＥＴ１０１ｂ、２段目ドライブＦＥＴ１０２ａ、２段目負荷ＦＥＴ１０２ｂ、３段目ドライブＦＥＴ１０３ａ、及び３段目負荷ＦＥＴ１０３ｂを含む。
【００５７】
これらの配置については、後に詳述する。
【００５８】
以下、半導体チップ２３に形成された各部の配置に関する寸法を説明する。半導体チップ２３は、たとえば縦（図の上下方向の長さ）２４５０μｍ、横（図の左右方向の長さ）２０００μｍの矩形状に形成される。
【００５９】
受光部６１は縦１１２０μｍ、横１４９０μｍの矩形領域に形成され、矩形領域の一組の平行な辺は、半導体チップ２３の一組の平行な辺と平行である。
【００６０】
半導体チップ２３の左辺に沿って、縦１５６０μｍ、横１１７μｍのスペーサ６８が取り付けられている。また、右辺に沿って、縦１５６０μｍ、横１５０μｍのスペーサ６８が取り付けられている。受光部６１の左辺から半導体チップ２３の左辺のスペーサ６８までの距離は１３９μｍである。また、受光部６１の右辺から半導体チップ２３の右辺のスペーサ６８までの距離は１０５μｍである。
【００６１】
半導体チップ２３の左右の辺を渡すように、半導体チップ２３の上辺側に、縦１５０μｍ、横２０００μｍのスペーサ６８が取り付けられている。また、半導体チップ２３の下辺側に、縦１５０μｍ、横２０００μｍのスペーサ６８が取り付けられている。受光部６１の上辺から半導体チップ２３の上辺側のスペーサ６８までの距離は７０μｍである。また、受光部６１の下辺から半導体チップ２３の下辺側のスペーサ６８までの距離は３７０μｍである。４つのスペーサ６８は、平面視において、すべて矩形状であり、受光部６１の形成されている半導体チップ２３の主面上に、固体撮像素子の周囲を取り囲むように形成される。
【００６２】
スペーサ６８上に載置される保護ガラス６９は、縦１８５０μｍ、横１９６０μｍの矩形状である。
【００６３】
複数のパッド２４ａは、半導体チップ２３の下辺と平行に一列に設けられる。パッド２４ａは縦８０μｍで、下辺側スペーサ６８までの距離は１２０μｍ、半導体チップ２３下辺までの距離は１５０μｍである。
【００６４】
アンプ６７と左辺側スペーサ６８との平面視上の距離は７０μｍであり、下辺側スペーサ６８との平面視上の距離は７２μｍである。
【００６５】
なお、図１各図に示す上部消化管精査用光学拡大電子スコープ（内視鏡）において、半導体チップ２３は上辺側が対物レンズ２１に近くなるように配置される。したがって、対物レンズ２１に入射し、プリズム２２で反射される前の光は、受光部６１から、水平転送チャネル６６ａ、パッド２４ａに向かう方向（受光部６１の垂直転送チャネル７３を、信号電荷が全体として転送される方向）に進行する。
【００６６】
図３（Ａ）は、図２の３Ａ−３Ａ線に沿った一部破断断面図であり、図３（Ｂ）は、図２の３Ｂ−３Ｂ線に沿った一部破断断面図である。
【００６７】
図３（Ａ）を参照する。半導体基板８１の底面からマイクロレンズ８５までの高さ（厚さ）は、たとえば３００μｍで、誤差は±２０μｍの範囲である。
【００６８】
マイクロレンズ８５上には、接着剤９０でスペーサ６８が取り付けられている。スペーサ６８には、半導体チップ２３の表面に接する部分に、長さ方向に沿って一様な切り欠き部６８ａが設けられている。切り欠き部６８ａは、固体撮像素子の内側（受光部６１側）に向かう側に形成される。
【００６９】
半導体チップ２３の表面とスペーサ６８とが接着される領域の幅は、図２に示す半導体チップ２３の左辺に沿うスペーサ６８（図３（Ａ）において左側のスペーサ６８）が１１７μｍ、右辺に沿うそれ（図３（Ａ）において右側のスペーサ６８）が１５０μｍである。
【００７０】
スペーサ６８上には接着剤９１で保護ガラス６９が接着されている。スペーサ６８とその上下面の接着剤９０、９１を含む厚さは１００μｍである。また、保護ガラス６９の厚さは２５０μｍである。なお、これらの厚さは、たとえば合計を３５０μｍとしたままで、それぞれ変えることができる。
【００７１】
図３（Ｂ）を参照する。図２に示した半導体チップ２３の左右両辺に沿うスペーサ６８だけでなく、上辺側及び下辺側におけるスペーサ６８にも、固体撮像素子の内側（受光部６１側）に向かう側の、半導体チップ２３の表面に接する部分に、長さ方向に沿って一様な切り欠き部６８ａが設けられている。
【００７２】
半導体チップ２３の表面とスペーサ６８とが接着される領域の幅は、図２に示す半導体チップ２３の上辺側におけるスペーサ６８（図３（Ｂ）において右側のスペーサ６８）が１５０μｍ、下辺側におけるそれ（図３（Ｂ）において左側のスペーサ６８）が１５０μｍである。
【００７３】
図３（Ａ）または（Ｂ）に図示するスペーサ６８は、部分的に幅狭の構造を有しているのでなく、ストレートな構造（スペーサ６８の長さ方向に沿って等幅の接着領域）を有するスペーサ６８である。スペーサ６８の接着領域の幅は、良好な接着性と十分な封止性の確保のためには、１００μｍ以上であることが好ましいであろう。
【００７４】
図４は、半導体チップ２３における水平転送チャネル６６ａ、水平転送チャネル出口６６ｂ、フローティングディフュージョン部６６ｃ，及びアンプ６７の配置を表す概略的な平面図である。図２におけるそれらをより詳しく図示した。
【００７５】
アンプ６７は、初段ドライブＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１０１ａ、初段負荷ＦＥＴ１０１ｂ、２段目ドライブＦＥＴ１０２ａ、２段目負荷ＦＥＴ１０２ｂ、３段目ドライブＦＥＴ１０３ａ、及び３段目負荷ＦＥＴ１０３ｂを含んで構成される。
【００７６】
第２の領域３２において、水平転送チャネル出口６６ｂの左側（図２における半導体チップ２３の左辺側。水平転送チャネル出口６６ｂの水平転送方向側）には、フローティングディフュージョン部６６ｃ及びアンプ６７の初段ドライブＦＥＴ１０１ａが配置される。
【００７７】
水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及び初段ドライブＦＥＴ１０１ａ（第２の領域３２）の下側（パッド２４ａが形成されている側。垂直転送方向側）には第３の領域３３が画定され、アンプ６７の構成要素のうち、初段負荷ＦＥＴ１０１ｂ、２段目ドライブＦＥＴ１０２ａ、２段目負荷ＦＥＴ１０２ｂ、３段目ドライブＦＥＴ１０３ａ、及び３段目負荷ＦＥＴ１０３ｂが配置される。４段目以降のドライブＦＥＴまたは負荷ＦＥＴがある場合は、それらも同様に第３の領域３３内に配置される。
【００７８】
このような配置構成をとることによって、たとえば初段ドライブＦＥＴ１０１ａの感度を損じることなく、アンプ６７の左側への張り出しを小さくすることができる。このため、スペーサ６８の取り付けや接着剤の付着が好ましくない部分（水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及びアンプ６７の上部領域）であって、アンプ６７よりも左側にある部分を小さくすることができる。したがって、図６に示した半導体チップ２３と比較した場合、水平転送チャネル６６ａ、フローティングディフュージョン部６６ｃ、及びアンプ６７の特性を損うことなく、左側のスペーサ６８を受光部６１に近づけることが可能となる。この際、スペーサ６８の接着領域と、フローティングディフュージョン部６６ｃまたはアンプ６７（殊に初段ドライブＦＥＴ１０１ａまたは初段負荷ＦＥＴ１０１ｂ）の上部領域とは、接着剤のはみ出しマージンを考慮し、たとえば５０μｍ以上離すことが好ましいであろう。このようにして、固体撮像素子及び半導体チップ２３の小型化、特に左右方向の小型化を実現することができる。
【００７９】
なお、光電変換素子を正方行列状に配列した固体撮像素子とハニカム状に配列した固体撮像素子とを比較した場合、後者の方が、１画素あたりの受光面積を大きくすることができ、また各画素位置だけでなく、各画素の中間位置においても赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色のデータを作成するため分解能が高く、その結果明るくてノイズの少ない画像を得ることができる。このため、ハニカム配列の固体撮像素子を、生体内部を観察するためのスコープ（内視鏡）としてより好適に用いることができるであろう。
【００８０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本願に係る固体撮像素子は、小型化の要求のある種々の撮像デバイスに好適に用いることができる。また、本願に係る内視鏡は、医療用等の内視鏡として好ましく用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】（Ａ）は、上部消化管精査用光学拡大電子スコープ（内視鏡）の先端部の概略を示す平面図であり、（Ｂ）は、当該スコープの先端部及び先端部付近のチューブを示す斜視図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は当該スコープの観察光学系を説明するための概略図である。
【図２】図１各図に示した上部消化管精査用光学拡大電子スコープ（内視鏡）に用いられる実装化された半導体チップ２３の概略的な平面図である。
【図３】（Ａ）は、図２の３Ａ−３Ａ線に沿った一部破断断面図であり、（Ｂ）は、図２の３Ｂ−３Ｂ線に沿った一部破断断面図である。
【図４】半導体チップ２３における水平転送チャネル６６ａ、水平転送チャネル出口６６ｂ、フローティングディフュージョン部６６ｃ，及びアンプ６７の配置を表す概略的な平面図である。
【図５】（Ａ）は、固体撮像素子を組み込んだ固体撮像装置の主要部を示すブロック図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、固体撮像素子の構成を示す概略的な平面図であり、（Ｄ）は、固体撮像素子の受光部の一部の概略を示す断面図である。
【図６】図５（Ｂ）または（Ｃ）に示したような固体撮像素子の形成された半導体チップ２３の概略的な平面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１  光源
１２  観察光学系
１３  ノズル
１４  鉗子口
１４ａ  鉗子
１５  チューブ
２０  光
２１  対物レンズ
２２  プリズム
２３  半導体チップ
２４ａ、ｂ  パッド
２５  リード
２６  配線基板
２７  支持板
３１  第１の領域
３２  第２の領域
３３  第３の領域
５１  固体撮像素子
５２  駆動信号発生装置
５３  アナログ前段処理装置
５４  デジタル信号処理装置
５５  タイミングジェネレータ
６１  受光部
６２  感光部
６４  垂直ＣＣＤ部
６６  水平ＣＣＤ部
６６ａ  水平転送チャネル
６６ｂ  水平転送チャネル出口
６６ｃ  フローティングディフュージョン部
６７  アンプ
６８  スペーサ
６８ａ  切り欠き部
６９  保護ガラス
７０  保護回路
７１  光電変換素子
７２  読み出しゲート
７３  垂直転送チャネル
７４  ゲート絶縁膜
７５  垂直転送電極
７４Ａ  第１層垂直転送電極
７４Ｂ  第２層垂直転送電極
７５ｃ  層間絶縁膜
７６  チャネルストップ領域
７７  シリコン酸化膜
７８  窒化シリコン膜
７９  遮光膜
７９ａ  開口部
８１  半導体基板
８２  ウエル層
８３ａ，ｂ  平坦化層
８４  カラーフィルタ層
８５  マイクロレンズ
９０  接着剤
９１  接着剤
１０１ａ  初段ドライブＦＥＴ
１０１ｂ  初段負荷ＦＥＴ
１０２ａ  ２段目ドライブＦＥＴ
１０２ｂ  ２段目負荷ＦＥＴ
１０３ａ  ３段目ドライブＦＥＴ
１０３ｂ  ３段目負荷ＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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